数控机床进给系统专利技术综述

数控机床进给系统专利技术综述

基于DWPI数据库，通过检索、统计和分析国内外数控机床进给系统专利申请文献，对专利申请量的年度分布、地域分布、技术领域、重点专利方面展开分析。

标签：数控机床；进给系统；滚珠丝杠；旋转电机；直线电机；专利

引言

近年来，随着国家对数控机床产业的大力支持以及技术创新策略的实施，我国数控机床产业技术发展水平不断提升，而进给系统作为数控机床传动系统的重要组成部分，其行业创新实力和技术水平会影响数控机床整体的发展速度。进给系统主要有“旋转伺服电动机+滚珠丝杠副”和“直线电动机直接驱动”两种驱动方式，其设计、试验和改进一直是数控机床领域的关键性课题之一。文章以数控机床进给系统的专利申请作为分析对象，重点分析全球范围内关于进给系统的申请信息、专利布局、核心专利等信息。

1 数据源与关键词

文章选择DWPI检索数据库，选用的通用检索词为：数控机床，传动，进给，滚珠丝杠，旋转伺服电机，直线电机，对应的英文为：CNC，NC，machine tool，servo，ball screw，linear motor。IPC[第八版]分类号为：B23Q5/00，B23Q1/00，B23Q5/00，G05B19/00，B24B7/00。为保证检索全面，通过检索过程的反馈，进一步对关键词和分类号进行了拓展，并结合文献浏览结果进行降噪处理，通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析研究，对检索到的专利文献进行数据提取和整理，重点针对申请人、公开日、分类号、关键词、同族等字段信息，进一步对提取字段的信息进行统计和分析。

2 申请量年度分布

文章在DWPI数据库中采用以上关键词和分类号进行检索，并对检索结果进行分析。图1显示了数控机床进给系统专利申请量在中国国内以及全球范围内的年度分布，在全球范围内，数控机床进给系统申请始于20世纪70年代，直到20世纪80年代都处于较低水平，这一阶段属于其起步阶段。20 世纪 80年代，数控机床开始进入高速化，进给系统的进给速度不断提高，因此各国企业和科研院所纷纷在高速化进给系统投入研究，1980年开始，数控机床传动系统专利申请量开始攀升，进入21世纪后，精密高速滚珠丝杠和直线电机技术均高速发展，从2010年开始专利申请量有突破性进展并保持继续增长的势头飞速发展。2015年至今的年申请量呈下降趋势的原因是由于发明专利申请的18个月公开期限以及采用PCT申请进入国家阶段的30个月公开期限未到，因此数据量尚不完整所导致。

对于在中国国内的专利申请，从1995年开始起步，随后呈现整体上升趋势。从时间来看，数控机床进给系统专利在中国明显滞后于全球范围的申请，由此可见国内企业的研究起步较晚，而且这一阶段国外企业对中国市场也不够重视。2000年以后，国内申请量进入高速发展期，国内数控机床技术水平有了较大进步，并且这一阶段国外企业已经很重视在中国市场的专利布局。2010年至今国内申请处于迅猛发展期。

3 申请的地域分布

专利申请的地域分布可以反映出企业的产品市场重心特征。对数控机床进给系统专利申请的所在国家和地区产权组织分布进行统计，得到图2的数据，数控机床进给系统专利申请的目标国主要有日本、中国、美国、韩国和德国。其占据了所有专利申请的76%，是数控机床进给系统最主要的技术市场。值得注意的是，在中国申请的专利数量最多，这不

仅表明各国企业都看好中国这个巨大的消费市场，同时表明随着中国的专利制度不断完善，各国企业都积极在中国进行专利技术保护，试图占领中国的技术市场。

4 重点专利技术领域

为了研究数控机床进给系统专利申请的分布情况，文章采用了IPC分类号作为分类标准进行分析，从图3可以看出，数控机床进给系统的专利技术主要集中在机床的零件或部件（B23Q）、用于磨削或抛光的机床、装置或工艺（B24B）、一般的控制或调节系统（G05B）和车削（B23B）等。

5 核心专利

根据数据库中专利文献的被引频次数对本领域的专利申请进行排序，被引频次数越高说明该专利的技术含量越高，同族专利数量越大说明该专利的市场经济价值越高。如表1所示，这5篇被引频次最高的专利申请集中在中、美、欧、日等专利局进行了申请，同时大多都有较多的同族专利，从而看出美国在数控机床进给系统领域的研究处于领先地位，核心专利主要集中在滚珠丝杠，直线电机以及旋转伺服电机，由此可见该领域内的核心技术高速精密滚珠丝杠和直线电机还是在现有结构的基础上进行改进。

6 结束语

文章通过对数控机床进给系统专利申请的年度量和地域分布进行统计分析和整理，重点关注了数控机床进给系统重点专利领域和核心专利，目前研究的热点集中于滚珠丝杠的高速化以及直线电机在高速、高精直线驱动系统中的研究和应用。

参考文献

[1]杜志强.直线电机驱动系统及应用[J].洛阳理工学院学报，2009，19（4）：36-37.

[2]张佐营.高速滚珠丝杠副动力学性能分析及其实验研究[D].山东大学，2008.